三维影像拍摄控制系统及方法

三维影像拍摄控制系统及方法
【专利摘要】本发明公开了一种三维影像拍摄控制系统，其综合考虑了拍摄条件以及观赏条件，并通过对一对拍摄装置的位置和方向进行控制，以获得良好的三维效果，并可以保持安全的视差范围。其中，先由基线长确定单元确定基线长，然后由相机控制单元移动所述一对拍摄装置的位置，以使所述一对拍摄装置具有所确定的基线长。或者，先由辐辏角控制单元根据所设定或计算得出的视差控制辐辏角，再由基线长确定单元根据所设定或计算得出的拉近率确定基线长。
【专利说明】三维影像拍摄控制系统及方法
【技术领域】
[0001]本发明属于三维影像拍摄【技术领域】，特别涉及一种控制用于三维影像拍摄的摄影装置(相机)的位置以及方向的系统。
【背景技术】
[0002]近年来，以三维电影和三维电视等为代表，可表现立体感觉的三维(3D)影像在各种领域的应用越来越广泛。三维影像一般通过两台三维摄像机(分别用于拍摄左眼影像和右眼影像)进行拍摄。
[0003]一般情况下，先将两台三维拍摄像机的位置固定，然后在该状态下进行拍摄。此时，为了避免产生沙盘效果(即巨人视)等问题，通常将三维摄像机的间距(即基线长)保持在65毫米以上。此外，也可以根据三维摄像机的基线长与视野角的关系，手动调节三维摄像机的间距。
[0004]在专利文献I (特开平2010-81010)中，已经公开了通过调节基线长以获得三维效果的拍摄方法。具体来说是，首先，固定两台三维摄像机的基线长；然后，根据三维摄像机的基线长与视野角的关系，手动调节基线长与视野角以获得立体的三维影像效果。但是，上述三维影像的拍摄方法，通常只能用于拍摄近距离的三维影像。
[0005]当拍摄远距离物体时，必须辅以变焦镜头或长焦距镜头。此时，当两台摄像机的间距设定为65毫米时，将无法获得拍摄对象的具有立体感的影像。因此，到目前为止，在三维摄影领域内，很多摄影工作者(如摄影师和三维设计师等)只能依靠自身的经验和感觉设置两台摄像机的间距和视野角，导致所拍摄的三维影像的立体效果不佳。例如，传统的三维拍摄方法具有所拍摄的近景和远景的三维影像之间立体感存在差异，特别是难以实现近距离拍摄体育运动等问题。
[0006]由此可见，在包括上述专利文献I在内的现有技术中，未具体给出适合于三维摄影的拍摄条件计算关系式以及控制方法。上述专利文献I未能解决变焦操作后所拍摄的影像立体视觉消失的问题。
[0007]与此相对，迄今为止尚未有人提出合适的关系式，用于描述可创造良好拍摄效果的摄像机视野角、基线长、辐辏角以及与拍摄对象之间的距离等拍摄条件的相互关系，以及尚未确立可综合考虑拍摄条件和观赏条件的三维拍摄系统的理论体系。此外，由于未建立对综合考虑安全视差(如视差处于50毫米范围以内)与三维效果的摄影条件进行明确表达的关系式，实际操作中，摄影工作者只能依靠自身的经验和感觉对摄像机的基线长和视野角进行设置。
[0008]因此，有必要开发一种三维影像拍摄控制系统，可以综合考虑拍摄条件以及观赏条件来控制拍摄过程，以获得良好的三维效果。

【发明内容】

[0009]本发明提供一种三维影像拍摄控制系统及方法，以解决上述无法根据拍摄条件或者观赏条件来确定拍摄条件的问题，以获得良好的三维效果。
[0010]为解决上述技术问题，本发明提供一种三维影像拍摄控制系统，其包括:
[0011]视差计算单元，用于根据从对拍摄对象进行拍摄的至少一对拍摄装置获得的影像，计算出所述拍摄对象的相关视差；
[0012]基线长确定单元，用于确定所述一对拍摄装置的基线长；以及
[0013]基线长控制单元，用于控制将所述一对拍摄装置移动至具有所述被确定的基线长的位置；
[0014]其中，所述基线长确定单元根据所述相关视差计算出所述影像被观赏时的感觉距离，并依据所述一对拍摄装置的基线长与人眼基线长的比率和拉近率之间具有的相互关联的函数关系，确定所述一对拍摄装置的基线长，其中，所述拉近率为拍摄时的实物距离与观赏时的所述感觉距离的比率。
[0015]可选的，所述三维影像拍摄控制系统还包括:
[0016]视差接收单元，用于接收设定视差；以及
[0017]辐辏角控制单元，用于控制将所述一对拍摄装置移动至其具有与所述设定视差相对应的辐辏角的位置；
[0018]其中，所述基线长确定单元根据所述设定视差计算出所述感觉距离。
[0019]可选的，所述三维影像拍摄控制系统还包括:
[0020]拉近率接收单元，用于接收设定拉近率；以及
[0021]辐辏角控制单元，用于控制将所述一对拍摄装置移动至其具有与根据所述设定拉近率获得的视差相对应的辐辏角的位置；
[0022]其中，所述基线长确定单元根据所述设定拉近率计算出所述一对拍摄装置的基线长。
[0023]可选的，所述三维影像拍摄控制系统还包括:
[0024]辐辏角控制单元，用于控制所述一对拍摄装置移动从而实现对辐辏角的调节，
[0025]其中，所述基线长确定单元依据所述一对拍摄装置的视野角计算得出拉近率，所述辐辏角控制单元将所述一对拍摄装置移动至其具有与根据所述计算得出的拉近率获得的视差相对应的辐辏角的位置；
[0026]所述基线长确定单元根据所述计算得出的拉近率确定所述一对拍摄装置的基线长。
[0027]可选的，在所述三维影像拍摄控制系统中，所述视野角由用于测量视野角的视野角测量单元测得，或者根据所述一对拍摄装置的焦距以及图像传感器宽度计算得出。
[0028]可选的，所述三维影像拍摄控制系统还包括:
[0029]宽度倍率接收单元，用于接收设定宽度倍率，
[0030]其中，所述基线长确定单元根据视野角以及所述设定宽度倍率计算出拉近率。
[0031]可选的，所述三维影像拍摄控制系统，还包括:
[0032]深宽比接收单元，用于接收设定深宽比，其中，所述基线长确定单元依据所述一对拍摄装置的基线长与人眼基线长的比率和所述拉近率与所述设定深宽比两者之间的乘积成一定比例的关系，确定所述一对拍摄装置的基线长。
[0033]可选的，所述三维影像拍摄控制系统还包括:[0034]允许视差范围接收单元，用于接收设定允许视差范围；以及
[0035]拍摄条件调节单元，用于通过调节各种参数使调节后的视差落于所述设定允许视差范围内；
[0036]其中，所述视差计算单元计算出从所述一对拍摄装置获得的影像中图像整体的视差范围；所述拍摄条件调节单元依据计算出的所述图像整体的视差范围以及所述设定允许视差范围，至少确定所述一对拍摄装置的基线长的允许范围以及辐辏角的允许范围的两者之一，并调节所述一对拍摄装置的基线长和/或辐辏角，使其落入已确定的相应允许范围内。
[0037]可选的，在所述三维影像拍摄控制系统中，所述基线长确定单元根据所述视差以及观赏条件计算出所述感觉距离，所述观赏条件包括:人眼基线长、屏幕宽度、以及人眼基线至所述屏幕之间的距离。
[0038]可选的，在所述三维影像拍摄控制系统中，所述实物距离由用于测量实物距离的实物距离测量单元测得，或者根据所述相关视差以及所述一对拍摄装置的基线长、辐辏角和视野角计算得出。
[0039]可选的，在所述三维影像拍摄控制系统中，所述至少一对拍摄装置为由三台或三台以上拍摄装置所形成的两对或两对以上的拍摄装置。
[0040]相应的，本发明还提供一种三维影像拍摄控制方法，其包括:
[0041]视差计算步骤，根据从对拍摄对象进行拍摄的一对拍摄装置获得的影像，计算出所述拍摄对象的相关视差；
[0042]基线长确定步骤，根据所述相关视差计算出所述影像被观赏时的感觉距离，并依据所述一对拍摄装置的基线长与人眼基线长的比率和拉近率之间具有的相互关联的函数关系，确定所述一对拍摄装置的基线长；以及
[0043]基线长控制步骤，将所述一对拍摄装置移动至其具有所述被确定的基线长的位置；
[0044]其中，所述拉近率为拍摄时的实物距离与观赏时的所述感觉距离的比率。
[0045]可选的，所述三维影像拍摄控制方法还包括:
[0046]视差接收步骤，接收一设定视差；以及
[0047]辐辏角控制步骤，将所述一对拍摄装置移动至其具有与所述设定视差相对应的辐辏角的位置。
[0048]可选的，所述三维影像拍摄控制方法还包括:
[0049]拉近率接收步骤，接收一设定拉近率；
[0050]视差确定步骤，根据所述设定拉近率计算出所述一对拍摄装置的视差；
[0051]辐辏角控制步骤，控制所述一对拍摄装置移动至其具有与根据所述设定拉近率获得的视差相对应的辐辏角的位置。
[0052]可选的，所述三维影像拍摄控制方法还包括:
[0053]视差确定步骤，依据所述一对拍摄装置的视野角计算得出拉近率，并确定根据所述计算得出的拉近率获得视差；
[0054]辐辏角控制步骤，控制所述一对拍摄装置移动至其具有与根据所述计算得出的拉近率获得的视差相对应的辐辏角的位置。[0055]本发明的三维影像拍摄控制系统包括视差计算单元用于计算出所述拍摄对象的相关视差；基线长确定单元用于确定所述一对拍摄装置的基线长；以及基线长控制单元用于控制将所述一对拍摄装置移动至具有所述基线长的位置。其中，所述基线长确定单元根据所述视差计算出观赏时的感觉距离，并依据所述一对拍摄装置的基线长与人眼基线长的比率和拍摄时的实物距离与所述观赏时的感觉距离的比率之间具有的相互关联的函数关系，确定所述一对拍摄装置的所述设定基线长。可见，使用本发明的三维影像拍摄控制系统可求出综合考虑了拍摄条件以及观赏条件的参数，而且通过使用所述参数对一对相机的位置和方向中的至少一种进行控制，可获得良好的三维效果，并可以保持安全的视差范围。
【专利附图】

【附图说明】
[0056]图1为根据本发明一实施例的三维影像拍摄控制系统以及与其相关的其他装置的不意图；
[0057]图2为根据本发明一实施例的三维影像拍摄控制系统的三维拍摄机构的示意图；
[0058]图3A为根据本发明一实施例的三维影像拍摄控制系统的拍摄条件的示意图；
[0059]图3B为根据本发明一实施例的三维影像拍摄控制系统的观赏条件的示意图；
[0060]图4A为描述用于求出根据本发明一实施例的三维影像拍摄控制系统的实物距离的公式的示意图；
[0061]图4B为描述用于求出根据本发明一实施例的三维影像拍摄控制系统的感觉距离的公式的示意图；
[0062]图5为根据本发明一实施例的三维影像拍摄控制系统的三维拍摄机构和控制装置的功能框图；
[0063]图6为组成根据本发明一实施例的三维影像拍摄控制系统的控制装置的计算机的硬件结构示意图。
[0064]附图标记:
[0065]I……相机，2……驱动部件，3……移动量测量装置，4……相机控制平台，5……三维拍摄机构，6……控制装置，7……三维影像拍摄控制系统，8……发送装置，9……接收装置，10……三维影像画质调整装置，11……三维放映机，12……屏幕，13……三维电视。
【具体实施方式】
[0066]为了使本发明的目的，技术方案和优点更加清楚，下面结合附图来进一步做详细说明。
[0067]在本发明的一个实施例中，提供一种三维影像拍摄控制系统，其可根据拍摄条件和观赏条件，对一对三维拍摄用相机的间距(即基线长)和方向(即辐辏角)中的至少一种进行控制，以获得良好的三维效果或实现良好的安全视差。
[0068]首先，参考图1，对本发明一实施例中的三维影像拍摄控制系统7，以及从利用所述三维影像拍摄控制系统7获得三维影像数据至将三维影像显示给观赏者这一过程中所涉及到的各装置进行说明。
[0069]如图1所示，三维影像拍摄控制系统7包括三维拍摄机构5和控制装置6。三维拍摄机构5包括相机1、多个驱动部件2、移动量测量装置3 (请参考图2)、以及相机控制平台4。相机I为用于拍摄三维影像的拍摄装置，其由用于拍摄左图像的相机1-L以及用于拍摄右图像的相机1-R组成的一对相机构成。相机I的变焦等一部分操作可以通过使用控制装置6即可实现同步联动控制。在本说明书中，在同时描述上述两台相机时，将其合称为相机
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[0070]驱动部件2在控制装置6发出的控制信号的控制下可移动相机I (分别移动用于拍摄左图像的相机1-L以及用于拍摄右图像的相机1-R)。驱动部件2可对相机I进行三轴方向的旋转移动，以及沿基线方向的水平移动。虽然在本实施例中使用驱动部件2来移动相机1，但本发明并不限于此，还可以使用其他任何已知方法在任意方向移动相机1，或将其移动至任意位置。移动量测量装置3用于测量相机I被驱动部件2移动的移动量(包括旋转角度和移动距离)，并将测量结果发送给控制装置6。
[0071]两台相机I并列设置于相机控制平台4的底座4a上，并相互之间大体保持在同一高度上。具体而言，用于拍摄左图像的相机1-L以可被驱动部件2在三轴方向进行旋转移动以及在基线方向进行水平移动的状态安装于底座4a上。同样的，用于拍摄右图像的相机1-R也以可被驱动部件2在三轴方向进行旋转移动以及在基线方向进行水平移动的状态安装于底座4a上。此外，底座4a可相对于相机控制平台4进行水平旋转。
[0072]控制装置6用于从相机I接收三维影像数据并对其实施一定的处理，并将处理后的数据发送给发送装置8。其后，上述数据先由发送装置8经互联网或广域网等网络发送给接收装置9 (可设置在距离发送装置8较远处)，再由接收装置9发送给设置于电影院、电视台、转播站、普通家庭等场所的三维影像画质调整装置10。三维影像画质调整装置10接收三维影像数据后，将对其实施画质调整处理以及其它影像相关处理。
[0073]经上述处理后，三维影像数据便可通过某种方法供观赏者观赏。例如，如图1所示，对于电影院来说，上述三维影像数据先发送给三维放映机11，然后由三维放映机11将三维影像放映在屏幕12上。而对 于普通家庭来说，该三维影像数据将通过三维电视机13的显示屏进行播放。
[0074]虽然在图1所示例中，三维影像拍摄控制系统7包括三维拍摄机构5，但其也可以不包括相机I以及相机控制平台4等部件，而只包括控制装置6，用于对相机I进行实质控制。
[0075]下面将参考图2对三维拍摄机构5中相机I的位置及方向的调节和移动进行说明。
[0076]如图2所示，左相机(即用于拍摄左图像的相机)1-L的光轴15L与右相机(即用于拍摄右图像的相机)1_R的光轴15R在包含此两光轴的平面上所成角度的1/2为辐辏角(见图4)，而左相机1-L和右相机1-R的拍摄对象(视标)为图中所示拍摄对象20。
[0077]以左相机1-L的光轴15L为基准时，拍摄对象20在水平旋转方向的偏转角标记为ψι P垂直旋转方向的偏转角标记为Φ?-t，而绕轴旋转方向的偏转角标记为φι与此相似，当以右相机1-R的光轴15R为基准时，拍摄对象20在水平旋转方向的偏转角则标记为φ-Ρ，垂直旋转方向的偏转角则标记为φ I而绕轴旋转方向的偏转角则标记为<Ρη。
[0078]图2中示出了 左相机1-L和右相机1-R的基线长b。此处，所谓基线长是指两台相机(或人两眼)的光心之间的距离，而光心则指当将相机近似为针孔相机模型时针孔所在的位置。此外，该基线长b还可以表示两台相机水平旋转的旋转轴之间的距离。另外，还可以使用其它基点来近似上述距离，以作为两台相机的基线长b (此种情况下，需考虑该参数的
误差)。
[0079]驱动部件2设置为可分别驱动两台相机。例如，可设置其具有三方向自由度，用以驱动相机相对于各旋转轴旋转。此外，还包括用于改变基线长的驱动部件2。另外，虽然根据上文所述,两台相机I设置在底座4a上，并由底座4a带动在水平方向上左右转动，此处也可由驱动部件2控制相机I作上述转动。
[0080]在图2中，驱动部件2-L-P用于驱动左相机1-L在水平方向旋转，且左相机1_L在水平方向的旋转角度记为Θ !-P ;驱动部件2-R-P用于驱动右相机1-R在水平方向旋转，且右相机1-R在水平方向的旋转角度记为Θ r_p ;驱动部件2-L-T用于驱动左相机1-L在垂直方向旋转，且左相机1-L在垂直方向的旋转角度记为θ η ;驱动部件2-R-T用于驱动右相机1-R在垂直方向旋转，且右相机1-R在垂直方向的旋转角度记为Θ r-t ;驱动部件2-L-R用于驱动左相机1-L绕轴(视轴)旋转，且左相机1-L绕轴旋转的角度记为Θ l r ;驱动部件2-R-R用于驱动右相机1-R绕轴(视轴)旋转，且右相机1-R绕轴旋转的角度记为Θ
[0081]驱动部件2-B用于改变两台相机I的间距(即改变基线长)，如上所述，该间距记为基线长b。此外，驱动部件2-N用于驱动相机控制平台4的底座4a在水平方向旋转，且底座4a在水平方向的旋转角度记为θη。
[0082]当图1所示控制装置6发出用于将基线长b调节至某一特定间距的控制信号时，驱动部件2-B便执行相应操作，将基线长b调节至该特定间距。同样的，当控制装置6发出用于将两台相机I的 辐辏角调节至某一特定角度时，驱动部件2-L-P以及驱动部件2-L-R便执行相应操作，将辐辏角调节至该特定角度。
[0083]虽然，图2中示意性地描述了一个只使用单个驱动部件2-B对基线长进行调节的机构，基线长也可以如图1所示通过由两个驱动部件分别移动两台相机I的方式进行调节。此外，用于调节辐辏角的两个驱动部件(即驱动部件2-L-P及驱动部件2-L-R) —般通过分别将两台相机旋转相同角度的方式将辐辏角调节某一特定角度。
[0084]此外，虽然在本说明书实施例中，使用驱动部件(马达)来调整相机I的位置和方向，本发明不限于此，也可以使用其它机构对相机I进行移动。
[0085]下面参考图3对三维影像的拍摄以及播放进行建模说明。图3A所示为两台相机(即左相机1-L和右相机1-R)使用辐辏拍摄法进行拍摄的三维拍摄模型。其中，左相机1-L和右相机1-R的间距设置为基线长b ;两相机光轴所形成角度的1/2记为辐辏角β ;左相机1-L和右相机1-R的视野角分别为α ;距相机光心距离(即距连接两光心的基线中点的垂直方向的直线距离)为I处的平面称为归一化平面；而该归一化平面上的视野角范围设为归一化视野角r。
[0086]此外，通过所述两台相机光轴的交点，且使两台相机在其上的视野角范围一致的平面为辐辏平面，而相机光心与辐辏平面之间的距离(即连接两光心的基线中点与辐辏平面之间的垂直方向的直线距离)设为g。因此，在该模型中，当水平旋转两台相机时，辐辏角β与距离g将发生变化；当实施变焦操作时，视野角α与归一化视野角r将发生变化；而距离g由基线长b和辐辏角β共同确定。此处，基线长b、辐辏角β以及视野角α均为表示拍摄条件的参数。
[0087]图3Β所示为播放或放映三维影像并由人两眼进行观赏的三维播放模型。其中，人两眼的间距(即光心间的距离)表示为基线长m ;屏幕宽度记为w ;人两眼光心与屏幕间的距离(即连接两光心的基线中点与屏幕之间的垂直方向的直线距离)记为d。此处，人两眼基线长m、屏幕宽度W、以及人两眼基线与屏幕之间的距离d均为表示观赏条件的参数。
[0088]在该模型中，通过以下方程式对归一化视野角r进行近似:
[0089]r=2tan ( α /2)......(方程式 I)
[0090]以及通过以下方程式对距离d进行近似:
[0091]g=(b/2) cot ( β )......(方程式 2)
[0092]下面参考图4对三维影像拍摄以及播放中的拍摄对象进行建模说明。图4A所示为与图3A中的三维拍摄模型相对应的拍摄对象模型。其中，将三维影像拍摄时连接两台相机光心的线段(即基线)的中点设为原点，从该原点向右相机1-R光心延伸的轴设为X轴，从该原点向两台相机光轴交点延伸的轴设为I轴，并将包含此原点，X轴以及I轴的二维平面定义为拍摄平面。
[0093]在图4A所示例中，一拍摄对象20a置于距原点距离为y处，并由两台相机同时拍摄。此两台相机(即左相机1-L和右相机1-R)拍摄拍摄对象20a时可获得图像，其中包括左眼图像(即由左相机1-L拍摄的图像)和右眼图像(即由右相机1-R拍摄的图像)。根据左眼图像和右眼图像横坐标之间的差(即视差)，可求出视差与屏幕宽度的比值，记为视差信息P。
[0094]将拍摄对象20a在拍摄平面上的坐标记为(x，y)，同时定义拍摄对象的实际距离为y时，则可得到拍摄对象20a的实物距离y，两台相机基线长b，相机与辐辏平面之间距离g，归一化视野角r以及拍摄对象视差信息P之间的如以下方程式所示关系:
[0095](g-y) /y=grp/b......(方程式 3)
[0096]并通过此式，可求得实物距离的表达方程式:
[0097]y=bg/ (b+grp)......(方程式 4)
[0098]图4B所示为与图3B中的三维播放模型相对应的拍摄对象模型。其中，将观赏播放或放映的三维影像时连接人两眼光心的线段(即基线)的中点设为原点，从该原点向右眼光心延伸的轴设为a轴，从该原点向垂直于连接人两眼光心的线段的方向(正前方)延伸的轴设为z轴，并将包含此原点，a轴以及z轴的二维平面定义为感觉平面。三维拍摄模型与三维播放模型之间的关系即为从拍摄平面向感觉平面的空间转换。
[0099]在图4B所示例中，图4A所示拍摄对象20a被感觉为一置于距基线距离为z处的拍摄对象20b。将拍摄对象20b在感觉平面上的坐标记为(a, z)，同时定义拍摄对象的感觉距离为z时，则可得到拍摄对象20b的感觉距离z，人眼基线长m，人两眼基线与屏幕之间的距离d，屏幕宽度w以及拍摄对象视差信息P之间的如以下方程式所示关系:
[0100](d-z)/z=wp/m......(方程式 5)
[0101]并通过此式，可求得感觉距离的表达方程式:
[0102]z=md/ (m+wp)......(方程式 6)
[0103]当一个被拍摄的场景播放或放映时，将拍摄对象与实景相比感觉上被拉近的程度(即，拍摄对象的实物距离与感觉距离之间的比率)定义为拉近率h，而将拍摄对象在深度方向的扩大倍率定义为深度倍率t。此外，还将拍摄对象宽度的扩大倍率定义为宽度倍率S，以及将深度倍率与宽度倍率之间的比率定义为深宽比q。[0104]当宽度倍率较小时，将发生沙盘效果(即巨人视)，而当深宽比较小时将发生纸板效果。
[0105]下面对综合了上述三维拍摄模型，三维播放模型以及拍摄对象模型的综合模型进行说明。首先，针对三维拍摄模型以及三维播放模型，求出用于将拍摄平面上的点(x，y)转换为感觉平面上的对应点(a，z)的空间转换函数。
[0106]当定义A=m_(bw/gr), B=bw/r, C=lw/r, D=dl时,可通过下式求得坐标a以及坐标z:
[0107]a=Cx/ (Ay+B)......(方程式 7)
[0108]z=Dy/ (Ay+B)......(方程式 8)
[0109]然后，利用上述空间转换函数，分别求出场景中拍摄对象的拉近率h，深度倍率t，宽度倍率s以及深宽比q。
[0110]拉近率h=y/z= (Ay+B)/D......(方程式 9)
[0111]深度倍率1 = &/办=:80/(八7 +:8)2……(方程式10)
[0112]宽度倍率s二5a/5x 二C/(Ay+B)......(方程式 11)
[0113]深宽比q=t/s=BD/C(Ay+B)......(方程式 12)
[0114]最后，可 得出适用于所有三维拍摄模型以及三维播放模型，以及适用于场景中任何拍摄对象的以下两个方程式:
[0115]hq=B/C=b/m......(方程式 13)
[0116]hs=C/D=w/dr......(方程式 14)
[0117]方程式13中的b/m表示两台相机的基线长b与人两眼基线长m的比值，此处将其定义为扩大倍率。从而，方程式13可进一步表示为以下方程式15 (即综合模型方程式I):
[0118]拍摄对象拉近率X拍摄对象深宽比=基线长扩大倍率......(方程式15)
[0119]此外，方程式14中的d/w表示人眼与屏幕之间的距离与屏幕宽度的比值，此处将其定义为观赏距离倍率。从而，方程式14可进一步表示为以下方程式16 (即综合模型方程式2):
[0120]拍摄对象拉近率X拍摄对象宽度倍率X观赏距离倍率X归一化视野角=1......(方程式16)
[0121]下面将参考图5对控制装置6的各种功能进行说明。如图5所示，在本发明的一个实施例中，控制装置6包括:影像数据接收单元6a，拍摄条件接收单元6b，视差计算单元6c,拍摄控制处理单元6d,相机控制单元6e,观赏条件及其他数据接收单元6f,设定值接收单元6g,编码器单元6h,以及福辏角计算单元6i。拍摄控制处理单元6d还包括基线长确定单元6d-l,福辏角控制单元6d-2,以及拍摄条件调节单元6d-3。
[0122]影像数据接收单元6a通过导电线等与两台相机I (即左相机1_L和右相机1-R)连接，用于接收两台相机I使用辐辏拍摄法拍摄(左右两台相机同步拍摄)的三维影像数据。此外，影像数据接收单元6a还可以根据具体需求，接收用户输入至相机I的数据，或接收在相机追踪拍摄对象时自动生成的拍摄对象相关数据等(例如,坐标数据)。
[0123]拍摄条件接收单 元6b通过导电线等与两台相机I连接，用于接收相机I输出的拍摄条件的参数。拍摄条件接收单元6b还通过导电线等与移动量测量装置3 (包括视野角测量装置3a，以及实物距离测量装置3b)连接，并接收该装置输出的拍摄条件参数。此外，其还可以根据具体需求，接收以下数据:基线长测量装置3c测量的基线长b，以及保存于辐辏角计算单元6i的福辏角β。
[0124]就具体参数而言，拍摄条件接收单元6b可以根据实际需求接收各种参数:例如，从相机I接收焦距以及图像传感器宽度数据，用于计算视野角α ;从视野角测量装置3a接收实测的视野角α的数据；从实物距离测量装置3b接收实测的(相机I基线中点至)拍摄对象的实物距离I的数据，或者用于计算实物距离I的其他距离数据。在图5所示结构中，视野角测量装置3a以及实物距离测量装置3b分别作为其他装置，设置于相机I外部。例如，使用对近距离拍摄对象测量及其有效的有源激光传感器等激光测距仪作为实物距离测量装置3b。然而，此处也可以将视野角测量装置3a以及实物距离测量装置3b的至少一部分功能部件设置于相机I内部。
[0125]视差计算单元6c用于从影像数据接收单元6a所接收的由相机I拍摄的左右影像数据中提取各拍摄对象的特征点，并通过对这些特征点进行匹配而计算出左右图像横坐标之差(即视差)。由于拍摄对象为所摄影像中的特定目标物，摄影师或三维设计师在拍摄时可以通过各种方法对其进行选择和指定，例如，可通过相机的输入功能选择，或者自动选择。与影像数据相同，通过上述方法指定的拍摄对象相关坐标数据也由相机I通过影像数据接收单元6a发送至视差计算单元6c。
[0126]可使用各种方法提取拍摄对象的上述特征点进行匹配，例如:以拍摄对象某一被选位置为圆心，提取一定半径内的特征点；分隔画面，提取某一划分区域的特征点；提取全部特征点(以全部视差的平均值或加权平均值作为最终视差)。此外，可使用SIFT(Scale-1nvariant feature transform,尺度不变特征变换)法等各种已知方法进行上述特征点的匹配。
[0127]此处所求得的视差，再经下述拍摄控制处理单元6d求得其与屏幕宽度w之间的比值(以像素为单位或以物理长度(米)为单位)，并将求得的值作为视差信息P，供后续计算使用。
[0128]拍摄控制处理单元6d根据上述综合模型等推导出的条件，确定出适合于创造良好三维拍摄效果的相机I基线长，并对辐辏角进行控制。此外，拍摄控制处理单元6d还用于确定基线长以及辐辏角的安全范围，此功能的实现方法将于下文中详细说明。
[0129]相机控制单元6e用于接收拍摄控制处理单元6d的基线长确定单元6d_l所确定的基线长，以及从移动量测量装置3 (的基线长测量装置3c)接收测量数据，并通过只调节相机I的水平位置(即间距)而不调节相机I的角度的方式，使得相机I具有所确定的基线长。因此，为实现此目的，相机控制单元6e还向驱动部件2发送控制数据，以控制驱动部件2进行相应操作。例如，当用于调节相机I基线长b时，其控制驱动部件2-B进行相应操作(如图2所示)。
[0130]此外，相机控制单元6e还通过拍摄控制处理单元6d的辐辏角控制单元6d_2，对相机I的辐辏角β进行反馈控制。辐辏角控制单元6d-2根据从视差计算单元6c接收的视差，对相机I的角度进行调节。因此，为实现此目的，相机控制单元6e还向驱动部件2发送控制数据，以控制驱动部件2进行相应操作。当用于调节相机I辐辏角β时，其控制驱动部件2-L-P以及驱动部件2-R-P进行相应操作(如图2所示)。
[0131]举例来说，驱动部件(马达)的控制可通过如下步骤实现:先将相机控制单元6e输出的数码信号进行数模转换(即D/A转换)，再将转换后的模拟信号输入马达的驱动器，最后由驱动器驱动马达，使其只移动所指定的移动量。例如，可使用设置于马达之上的移动量检测传感器作为移动量测量装置3，通过其将检测到的马达旋转角度信号进行模数转换(SPA/D转换)，并将转换后的数码信号发送给相机控制单元6e。
[0132]随驱动部件2-B实施控制所发生的相机I基线长的变化，由基线长测量装置3c进行检测，并将检测结果发送给相机控制单元6e。而相机控制单元6e则根据此检测结果，对驱动部件 2-B 的动作进行类似于PID控制(proportional-1ntegral-derivative control,比例-积分-微分控制)的反馈控制或前馈控制等。
[0133]此处，为了说明方便，在图5所示结构中，将基线长测量装置3c以及旋转角测量装置3d作为其他装置设置于相机I和驱动部件2的外部。此外，也可将这些装置的至少一部分功能部件(例如，与上述设置于马达之上的移动量检测传感器相类似的部件)设置于相机I和驱动部件2内部。此外，以上虽然以驱动部件2受到反馈控制或前馈控制为前提对本发明进行了说明，但本发明并非必须通过此类控制才能得以实现。
[0134]观赏条件及其他数据接收单元6f用于接收人眼基线长m，屏幕宽度w以及人两眼基线与屏幕之间的距离d等与观赏者观赏三维影像的观赏条件相关的数据，以及接收相机I的图像传感器宽度等用于求出相机I基线长b或用于控制辐辏角β等目的的数据。这些数据可以是用户等通过键盘或其他输入设备输入的数据，也可以是任何设备自动发送的数据。此外，虽然在本实施例中，人眼基线长m通过观赏条件及其他数据接收单元6f进行接收而得，本发明并不限于此。人眼基线长m也可以为事先设定并录入系统中的常数(如60毫米)，在这种情况下，可使用该常数作为人眼基线长m。
[0135]设定值接收单元6g用于在根据用户设定数据求出相机I基线长b或控制辐辏角β的模式下，接收用户所设定的数据。例如，其可以进一步包括:用于接收所设定视差的视差接收单元；用于接收所设定拉近率的拉近率接收单元；用于接收所设定深宽比的深宽比接收单元；用于接收所设定宽度倍率的宽度倍率接收单元；以及用于接收用于调节安全视差的可允许视差范围的接收部件。这些设定数据一般由用户等通过键盘或其他输入设备录入。
[0136]编码器单元6h用于在影像数据接收单元6a接收的影像经过必要的处理后，将其编码为一定的数据形式，并作为三维影像数据输出。
[0137]辐辏角计算单元6i用于从旋转角测量装置3d接收旋转角Θ，并根据该数据计算出相机I的辐辏角β后将其保存。计算出的辐辏角β的值同时发送给相机控制单元6e以及拍摄条件接收单元6b。
[0138]下面将对拍摄控制处理单元6d所实施的各种控制方法进行说明。
[0139][基于综合模型方程式I的控制方法]
[0140]拍摄控制处理单元6d可使用上述综合模型方程式I所示关系实施多种模式的控制。此处，针对其中四种具有代表性的模式进行说明。
[0141]?第一种控制模式
[0142]如综合模型方程式I所示，适合于创造良好拍摄条件的基线长扩大倍率b/m与拍摄对象拉近率hX拍摄对象深宽比q的乘积成比例,而拍摄对象拉近率h可根据拍摄对象的实物距离I与感觉距离z计算得出。此处为了有效防止产生纸板效果，将综合模型方程式I中的拍摄对象深宽比q设定为常数I。
[0143]在将拍摄对象深宽比q设定为常数I后，上述适合于创造良好拍摄条件的基线长扩大倍率(b/m)便只与拍摄对象拉近率h成比例。此外，由于拍摄对象深宽比q可由其它特定函数(此处，常数也可视为一种函数，即常数函数)表达，所以上述适合于创造良好拍摄条件的基线长扩大倍率(b/m)与拍摄对象拉近率h之间便具有了可通过特定函数进行相互关联的关系。例如，所述函数可为某种表达实物距离I的函数，使其在拍摄对象与相机I距离较近时取值为1，距离较远时取值为0.5。此外，拍摄对象深宽比q可由下式(即所述特定函数)表示(式中k为系数):
[0144]q=k2/3 ……(方程式 17)
[0145]而且，由综合模型方程式I可知，拍摄对象深宽比同时为拍摄对象实物距离y、相机基线长b、相机与辐辏平面之间距离g以及归一化视野角r的函数。
[0146]由此，便可根据综合模型方程式I求出相机I的基线长值。而基线长确定单元6d-l亦可据此确定相机I的基线长b，并将确定后的基线长b发送给相机控制单元6e。相机控制单元6e接收基线长b数据以后，便可实施控制将相机I的基线长调节至所确定基线长b。
[0147]由以上可知，如果拍摄对象实物距离y、拍摄对象感觉距离z以及人眼基线长m已知，便可求出相机I的基线长b。由于可将实物距离测量装置3b的测量结果作为拍摄对象实物距离1，或者根据拍摄对象视差信息P、相机I的基线长b、相机I的基线与辐辏平面之间距离g以及归一化视野角r求出拍摄对象实物距离y，所以只要求出除相机I的基线长b之外的各参数值，便可最终求得相机I的基线长b。
[0148]以上参数中:拍摄对象视差信息P可根据视差计算单元6c输出的视差以及屏幕宽度w计算得出；如以上所述，相机I的基线与辐辏平面之间距离g可根据相机I的基线长b以及辐辏角β计算得出；辐辏角β可根据旋转角测量装置3d所测得的旋转角求得，然后，例如，将保存于福辏角计算单元6i的福辏角β经拍摄条件接收单元6b发送给拍摄控制处理单元6d;如上所述，归一化视野角r可根据相机I的视野角α求出；视野角α可由视野角测量装置3a测得，也可根据拍摄条件接收单元6b所接收的相机I焦距以及相机I图像传感器宽度求出；而图像传感器宽度则可通过用户输入等方式获得。
[0149]此外，拍摄对象感觉距离z可根据拍摄对象视差信息P以及观赏条件(即，人眼基线长m、屏幕宽度w以及人两眼基线与屏幕之间的距离d)计算得出。
[0150]?第二种控制模式
[0151]在第二种控制模式中，视差值由用户设定。当用户所设定的视差值由设定值接收单元6g提供给拍摄控制处理单元6d后，辐辏角控制单元6d-2便可通过不断将实时接收的由视差计算单元6c根据相机I拍摄得到的影像数据计算得出的视差值调整至所设定的视差值的方式，对相机控制单元6e进行控制，以调节辐辏角β (即反馈控制(PID控制))。
[0152]由于视差值已设定，其后便可根据综合模型方程式I求出(w为已知)视差信息P，然后再根据视差信息P以及观赏条件(即，人眼基线长m、屏幕宽度w以及人两眼基线与屏幕之间的距离d)计算得出拍摄对象感觉距离z，同时还可获得随辐辏角β的调节而发生变化的拍摄对象实物距离I。而后，拍摄控制处理单元6d的基线长确定单元6d-l可根据拍摄对象实物距离I与拍摄对象感觉距离z求出变化后的拉近率h，并根据该值确定基线长b，然后由相机控制单元6e实施控制，将相机I的基线长调节至所确定基线长b。[0153]此外，对于拍摄对象实物距离y，既可直接将实物距离测量装置3b的测量结果作为其值，也可不使用该测量结果，而根据上述第一种控制模式中所述方法通过计算将其得出。
[0154]此外，在第二种控制模式中，用户设定视差值之后，辐辏角β的调节与基线长b的控制也可非同步进行。
[0155]?第三种控制模式
[0156]在第三种控制模式中，拍摄对象的拉近率h由用户设定。用户所设定的拉近率值先由设定值接收单元6g提供给拍摄控制处理单元6d。然后，由拍摄控制处理单元6d的基线长确定单元6d-l根据所设定的拉近率h确定基线长b。其后，由相机控制单元6e实施控制，将相机I的基线长调节至所确定基线长b。
[0157]此外，拍摄控制处理单元6d根据所设定的拉近率h以及拍摄对象实物距离I求出拍摄对象感觉距离z，进而根据拍摄对象感觉距离z以及观赏条件(即，m，w和d，均为已知值)求出视差信息P以及视差。之后，辐辏角控制单元6d-2便可通过不断将实时接收的由视差计算单元6c根据相机I拍摄得到的影像数据计算得出的视差值调整至所设定的视差值的方式，由相机控制单元6e实现对辐辏角β的反馈控制(PID控制)。
[0158]此外，对于拍摄对象实物距离y，既可直接将实物距离测量装置3b的测量结果作为其值，也可不使用该测量结果，而根据上述第一种控制模式中所述方法通过计算将其得出。
[0159]此外，与第一种控制模式相同，在第三种控制模式中，用户设定拉近率h的值之后，辐辏角β的调节与基线长b的控制也可非同步进行。
[0160]?第四种控制模式
[0161]在第四种控制模式中，在前述几种模式中作为常数I或者作为特定函数的深宽比q由用户设定。用户所设定的深宽比的值先由设定值接收单元6g提供给拍摄控制处理单元6d。然后，由拍摄控制处理单元6d按照上述第一至第三种控制模式中使用的各种方法，并通过将此处所设定的值(而非上述任何设定值)作为深宽比q，来确定基线长。
[0162][基于综合模型方程式I与综合模型方程式2的控制方法]
[0163]拍摄控制处理单元6d可同时使用上述综合模型方程式I以及综合模型方程式2所示关系实施多种模式的控制。此处，针对其中两种具有代表性的模式进行说明。
[0164]?第五种控制模式
[0165]如综合模型方程式2所示，拍摄对象拉近率h、拍摄对象宽度倍率S、观赏距离倍率(d/w)、以及归一化视野角r四者之间的乘积为常数(=1)。此处，为了有效防止产生纸板效果，通过对相机I实施变焦操作，调整其视野角α，以始终将拍摄对象的宽度倍率s保持为常数I。此外，由于观赏距离倍率(d/w)为观赏条件，需由用户事先输入，所以在此模式下，拍摄对象拉近率h与归一化视野角r之间的乘积也为常数。
[0166]与前几种控制模式中对拍摄对象深宽比q的处理方法相同，此模式下的拍摄对象宽度倍率s也可不作为常数，而作为某一特定函数。根据综合模型方程式2可知，拍摄对象宽度倍率s为拍摄对象实物距离y、相机基线长b、相机与辐辏平面之间距离g以及归一化视野角r的函数。
[0167]在此模式下，首先拍摄控制处理单元6d根据综合模型方程式2，以及根据由视野角测量装置3a所测得的，或者根据焦距计算而得的视野角α，计算得出归一化视野角r，然后再根据此值算出适合于创造良好拍摄条件的拉近率h。
[0168]其后，基线长确定单元6d-l再根据求得的拉近率h，确定基线长b。然后，由相机控制单元6e实施控制，将相机I的基线长调节至所确定的基线长b。
[0169]此外，拍摄控制处理单元6d根据综合模型方程式I，以及根据求得的拉近率h和拍摄对象实物距离I求出拍摄对象感觉距离z，进而根据拍摄对象感觉距离z以及观赏条件(SP，m，w和d，均为已知值)求出视差信息P以及视差。之后，辐辏角控制单元6d-2便可通过不断将实时接收的由视差计算单元6c根据相机I拍摄得到的影像数据计算得出的视差值调整至所设定的视差值的方式，由相机控制单元6e实现对辐辏角β的反馈控制(PID控制)。
[0170]此外，对于拍摄对象实物距离y，既可直接将实物距离测量装置3b的测量结果作为其值，也可不使用该测量结果，而根据上述第一种控制模式中所述方法通过计算将其得出。
[0171]此外，在第五种控制模式中，计算得出拉近率h的值之后，辐辏角β的调节与基线长b的控制可非同步进行。
[0172]?第六种控制模式
[0173]在第六种控制模式中，原在第五种控制模式中保持为常数I的宽度倍率s由用户设定。用户所设定的宽度倍率的值先由设定值接收单元6g提供给拍摄控制处理单元6d。然后，由拍摄控制处理单元6d按照上述第五种控制模式中使用的方法，并通过将此处所设定的值作为宽度倍率S，来控制辐辏角。
[0174][基于安全性的控制方法]
[0175]拍摄控制处理单元6d还可针对三维影像的安全性实施第七种控制模式。其中，拍摄控制处理单元6d根据如与三维摄影相关的安全指导方针(如:日本《3DC安全指南》(日本3D联盟安全指南小组委员会发布))等安全指导方针，控制基线长b以及辐辏角β，使其落入安全视差范围。
[0176]首先，拍摄控制处理单元6d的拍摄条件调节单元6d-3根据由用户事先设定并由设定值接收单元6g接收的可允许视差范围(p_lower,p_upper),由视差计算单元6c计算而得的图像整体的视差范围(p_min(t)，p_max(t))的现时刻值，以及从基线长测量装置3c处接收的相机I的现时刻(t)基线长b(t)，通过以下方程式18，确定下一时刻基线长的可允许范围(特指最大可允许值b_upper (t+Ι))。所述图像整体的视差是指相机I所拍摄的图像全体或者绝大部分像素的视差，而非指其一部分特征点的视差。在求出此视差后，便可获得图像整体的视差范围(p_min(t), p_max (t))。
[0177]b_upper (t+1) =b (t).(p_upper_p_lower) / (p_max (t) _p_min (t)......(方程
式18)
[0178]如方程式18所示,下一时刻(t+1)基线长b的上限b_upper(t+l)值由现时刻(t)基线长b(t)和图像整体视差范围的最大值和最小值之差的乘积，与可允许视差范围的上下限值之差的比值决定。
[0179]然后，拍摄条件调节单元6d-3根据由用户事先设定并由设定值接收单元6g接收的可允许视差范围(p_lower, p_upper),由视差计算单元6c计算而得的图像整体的视差范围(p_min(t),p_max (t))的现时刻值，以及由福辏角计算单元6i保存的相机I的现时刻福辏角β (t)，通过以下方程式19和方程式20，确定下一时刻辐辏角的可允许范围。
[0180]β _upper (t+1) = β (t) + δ (p_max (t) <p_upper)
[0181]= β (t) - δ (p_max (t) >p_upper)......(方程式 19)
[0182]β _lower (t+1) = β (t) + δ (p_min (t) >p_lower)
[0183]=β (t) - δ (p_min (t) <p_lower)......(方程式 20)
[0184]此处，δ值的大小可根据可允许视差范围、图像整体的视差以及时刻(t)等各种因素进行适当调整。例如，可使用0.01度这一值。
[0185]从方程式19可知,下一时刻(t+Ι)福辏角的上限P_upper(t+1)根据现时刻(t)的辐辏角β (t)求出:当图像整体视差的最大值(p_max(t))大于可允许视差范围的上限值(p_upper)时,只要从β (t)值减去δ值便可得到0_upper(t+l);与此相反，当图像整体视差的最大值(p_max(t))小于可允许视差范围的上限值(p_upper)时，β _upper (t+1)等于β (t)值和δ值之和。同样的，从方程式19可知，下一时刻(t+Ι)辐辏角的下限β_lower (t+1)根据现时刻(t)的福辏角β (t)求出:当图像整体视差的最小值(p_min (t))小于可允许视差范围的下限值(Pjower)时，只要从β (t)值减去δ值便可得到β_lower (t+1);而与此相反，当图像整体视差的最小值(p_min (t))大于可允许视差范围的下限值(P_lower)时，P_upper(t+1)等于β (t)值和δ值之和。
[0186]此外，当图像整体视差的最大值(p_max(t))大于可允许视差范围的上限值(ρ_upper),且同时图像整体视差的最小值(p_min(t))小于可允许视差范围的下限值(p_lower)时,根据方程式18可知，由于此时b_upper (t+Ι)值已经小于b(t)值,基线长b将被相应调小，所以在经过某一段时间后，图像整体视差又将落入可允许范围之内。
[0187]拍摄条件调节单元6d-3检查经基线长确定单元6d-l或者辐辏角控制单元6d-2确定的数据内容，如发现基线长b大于上述基线长b上限值b_upper(t+l)，或辐辏角β超出福辏角范围(β _lower (t+Ι)?β _upper (t+1))的情况发生时,将调整基线长b以及福辏角β，使其落入相应范围内。此外，在本发明一实施例中，三维影像拍摄控制系统7并不一定具有此通过拍摄条件调节单元6d-3调节基线长b以及辐辏角β的功能，该功能可根据实际需要适当添加。
[0188]虽然以上通过参考图1至图5说明的本发明一实施例中的三维影像拍摄控制系统7只包括由一对相机组成的相机1，其也可以使用多个相机组(或相机对)，用于在一次拍摄中同时采用多种拍摄模式，以满足多种观赏条件。其中，控制装置6针对每组相机，分别确定其可创造合适拍摄条件的基线长和辐辏角，并据此对相应相机组的位置和方向进行控制。
[0189]例如，当三维影像拍摄控制系统7包括四台相机(相机Α，相机B，相机C和相机D)时，这四台相机可通过相互组合，形成如(相机A+相机B)(相机C+相机D)，或(相机A+相机B) _机A+相机C) _机A+相机D)等的多个相机组。
[0190]下面将参考图6所示例，对本发明一实施例中组成三维影像拍摄控制系统7的控制装置6的计算机结构进行说明。此处，图6所示计算机100只作为代表性一例，用以说明可实现控制装置6各功能的计算机的结构。
[0191]计算机100 包括:CPU (Central Processing Unit,中央处理器)101,存储器 102,拍摄装置接口 103，驱动部件接口 104，移动量测量装置接口 105，显示控制器106，显示器107，输入设备接口 108，键盘109，鼠标110，外部存储媒体接口 111，外部存储设备112，网络接口 113，以及用于上述各组成部分相互连接的总线114。
[0192]CPUlOl用于在OS (Operating System，操作系统)的控制下，对计算机100的其它各组成部分进行控制以实施各种功能。例如，其可以控制图5所示视差计算单元6c以及拍摄控制处理单元6d等进行相应处理。
[0193]存储器102 —般由RAM (Random Access Memory,随机存取存储器)组成。存储器102加载用于实现由CPU 101执行的各功能(如视差计算单元6c以及拍摄控制处理单元6d等的功能)的程序，而且对上述程序所需的必要数据等(如现时刻辐辏角β以及视野角α等)进行临时保存。
[0194]拍摄装置接口 103与相机I连接(分别与用于拍摄左图像的相机1-L以及用于拍摄右图像的相机1-R连接)，用于控制与相机I之间的数据发送与接收，并接收相机I发送的图像数据。
[0195]驱动部件接口 104与驱动部件2连接，并向其发送用于控制驱动部件实施相应操作的控制数据。此外，移动量测量装置接口 105用于接收移动量测量装置3所发送的角度和距离等测量数据。
[0196]显示控制器106用于处理CPU 101等发送的图像显示数据，并将图像显示于显示器107上，而显示器107则包括由LCD(Liquid Crystal Display,液晶显示器)组成的显示装置以及触摸屏等组件。例如，当需要由用户等向控制装置6输入设定值时，在显示器107上显示设定值输入界面。
[0197]输入设备接口 108用于从用户为了向控制装置6输入数据而操作的键盘109，鼠标110以及触摸屏等输入设备接收信号，并将其发送给CPU 101。此外，输入数据等均保存于存储器102。
[0198]外部存储媒体接口 111用于访问外部存储设备112，并控制数据的发送和接收。例如，其可以驱动光盘121，并通过访问其记录面而读取其中保存的数据，或者将外部存储设备112中的数据写入光盘121。此外，外部存储媒体接口 111还可以访问便携式闪存设备122，以实现其与计算机100之间的数据交互。
[0199]外部存储设备112通常为硬盘等存储设备，其除了可以保存用于实现由CPU 101执行的各功能的程序之外，还可以保存此类程序所使用的数据。
[0200]网络接口 113可与包括广域网和互联网等网络130连接，并控制计算机100与网络130之间的数据发送与接收。通过网络接口 113，计算机100可接入广域网或互联网以实现数据的发送和接收。用于实现由CPU 101执行的本发明各功能的程序，可经此网络接口113或上述外部存储媒体接口 111，从外部提供于计算机100。
[0201]此外，用于实现本发明各功能的所有或部分程序也可以写入芯片后出售。
[0202]综上所述，使用本发明的三维影像拍摄控制系统可求出综合考虑了拍摄条件以及观赏条件的参数，而且通过使用所述参数对一对相机的位置和方向中的至少一种进行控制，可获得良好的三维效果，并可以保持安全的视差范围。
[0203]显然，本领域的技术人员可以对发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样，倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则本发明也意图包括这些改动和变型在内。
【权利要求】
1.一种三维影像拍摄控制系统，包括: 视差计算单元，用于根据从对拍摄对象进行拍摄的至少一对拍摄装置获得的影像，计算出所述拍摄对象的相关视差； 基线长确定单元，用于确定所述一对拍摄装置的基线长；以及 基线长控制单元，用于控制将所述一对拍摄装置移动至具有所述被确定的基线长的位置； 其中，所述基线长确定单元根据所述相关视差计算出所述影像被观赏时的感觉距离，并依据所述一对拍摄装置的基线长与人眼基线长的比率和拉近率之间具有的相互关联的函数关系，确定所述一对拍摄装置的基线长，其中，所述拉近率为拍摄时的实物距离与观赏时的所述感觉距离的比率。
2.如权利要求1所述的三维影像拍摄控制系统，其特征在于，还包括: 视差接收单元，用于接收设定视差；以及 辐辏角控制单元，用于控制将所述一对拍摄装置移动至其具有与所述设定视差相对应的辐辏角的位置； 其中，所述基线长确定单元根据所述设定视差计算出所述感觉距离。
3.如权利要求1所述的三维影像拍摄控制系统，其特征在于，还包括: 拉近率接收单元，用于接收设定拉近率；以及 辐辏角控制单元 ，用于控制将所述一对拍摄装置移动至其具有与根据所述设定拉近率获得的视差相对应的辐辏角的位置； 其中，所述基线长确定单元根据所述设定拉近率计算出所述一对拍摄装置的基线长。
4.如权利要求1所述的三维影像拍摄控制系统，其特征在于，还包括: 辐辏角控制单元，用于控制所述一对拍摄装置移动从而实现对辐辏角的调节， 其中，所述基线长确定单元依据所述一对拍摄装置的视野角计算得出拉近率，所述辐辏角控制单元将所述一对拍摄装置移动至其具有与根据所述计算得出的拉近率获得的视差相对应的辐辏角的位置； 所述基线长确定单元根据所述计算得出的拉近率确定所述一对拍摄装置的基线长。
5.如权利要求4所述的三维影像拍摄控制系统，其特征在于，所述视野角由用于测量视野角的视野角测量单元测得，或者根据所述一对拍摄装置的焦距以及图像传感器宽度计算得出。
6.如权利要求4或5所述的三维影像拍摄控制系统，其特征在于，还包括: 宽度倍率接收单元，用于接收设定宽度倍率， 其中，所述基线长确定单元根据视野角以及所述设定宽度倍率计算出拉近率。
7.如权利要求1至6中任意一项所述的三维影像拍摄控制系统，其特征在于，还包括: 深宽比接收单元，用于接收设定深宽比，其中，所述基线长确定单元依据所述一对拍摄装置的基线长与人眼基线长的比率和所述拉近率与所述设定深宽比两者之间的乘积成一定比例的关系，确定所述一对拍摄装置的基线长。
8.如权利要求2至7中任意一项所述的三维影像拍摄控制系统，其特征在于，还包括: 允许视差范围接收单元，用于接收设定允许视差范围；以及 拍摄条件调节单元，用于通过调节各种参数使调节后的视差落于所述设定允许视差范围内； 其中，所述视差计算单元计算出从所述一对拍摄装置获得的影像中图像整体的视差范围；所述拍摄条件调节单元依据计算出的所述图像整体的视差范围以及所述设定允许视差范围，至少确定所述一对拍摄装置的基线长的允许范围以及辐辏角的允许范围的两者之一，并调节所述一对拍摄装置的基线长和/或辐辏角，使其落入已确定的相应允许范围内。
9.如权利要求1至8中任意一项所述的三维影像拍摄控制系统，其特征在于，所述基线长确定单元根据所述视差以及观赏条件计算出所述感觉距离，所述观赏条件包括:人眼基线长、屏幕宽度、以及人眼基线至所述屏幕之间的距离。
10.如权利要求1至9中任意一项所述的三维影像拍摄控制系统，其特征在于，所述实物距离由用于测量实物距离的实物距离测量单元测得，或者根据所述相关视差以及所述一对拍摄装置的基线长、辐辏角和视野角计算得出。
11.如权利要求1至10中任意一项所述的三维影像拍摄控制系统，其特征在于，所述至少一对拍摄装置为由三台或三台以上拍摄装置所形成的两对或两对以上的拍摄装置。
12.—种三维影像拍摄控制方法，包括: 视差计算步骤，根据从对拍摄对象进行拍摄的一对拍摄装置获得的影像，计算出所述拍摄对象的相关视差； 基线长确定步骤，根据所述相关视差计算出所述影像被观赏时的感觉距离，并依据所述一对拍摄装置的基线长与人眼基线长的比率和拉近率之间具有的相互关联的函数关系，确定所述一对拍摄装置的基线长；以及 基线长控制步骤， 将所述一对拍摄装置移动至其具有所述被确定的基线长的位置； 其中，所述拉近率为拍摄时的实物距离与观赏时的所述感觉距离的比率。
13.如权利要求12所述的三维影像拍摄控制方法，其特征在于，还包括: 视差接收步骤，接收一设定视差；以及 辐辏角控制步骤，将所述一对拍摄装置移动至其具有与所述设定视差相对应的辐辏角的位置。
14.如权利要求12所述的三维影像拍摄控制方法，其特征在于，还包括: 拉近率接收步骤，接收一设定拉近率； 视差确定步骤，根据所述设定拉近率计算出所述一对拍摄装置的视差； 辐辏角控制步骤，控制所述一对拍摄装置移动至其具有与根据所述设定拉近率获得的视差相对应的辐辏角的位置。
15.如权利要求12所述的三维影像拍摄控制方法，其特征在于，还包括: 视差确定步骤，依据所述一对拍摄装置的视野角计算得出拉近率，并确定根据所述计算得出的拉近率获得视差； 辐辏角控制步骤，控制所 述一对拍摄装置移动至其具有与根据所述计算得出的拉近率获得的视差相对应的辐辏角的位置。
【文档编号】G03B35/08GK103888750SQ201210560154
【公开日】2014年6月25日 申请日期:2012年12月20日 优先权日:2012年12月20日
【发明者】甄梓宁, 张晓林 申请人:比比威株式会社